Эволюционное развитие проекта АЭС в части реакторной установки 2010 Минск марта 2010 г. Г.Ф.Банюк, В.А.Мохов, А.Е.Четвериков

Введение Цели: Создание реакторной установки средней мощности; Создание модернизированной реакторной установки ВВЭР-1200А на основе применения двух-петлевой компоновки и укрупнения основного оборудования. При условии: -Достижения максимально высоких КПД, КИУМ, коэффициента готовности; -Дальнейшего улучшения технико-экономических характеристики РУ: -топливоиспользования, -снижение металлоемкости РУ, - уменьшение объемов и сроков строительных и монтажных, - снижение эксплуатационных затрат

Реакторные установки ВВЭР-600 (В-498) и ВВЭР-1200А (В-501) Подходы к проектированию Эволюционное развитие и совершенствование оборудования и систем действующих РУ в т.ч. прямое заимствование существующего оборудования; Характеристики безопасности на уровне мировых требований к АЭС поколения 3+; Ориентация на требования к АЭС 4-го поколения. Удержание расплава активной зоны при тяжелой аварии внутри корпуса реактора за счет охлаждения корпуса снаружи;

Реакторные установки ВВЭР-600 (В-498) и ВВЭР-1200А (В-501) Концепции проектов Сокращение объемов и сроков строительных, монтажных работ и эксплуатационных затрат за счет новых компоновочных решений, уменьшения количества оборудования, поставки на монтаж оборудования максимальной готовности; Режим работы энергоблока - маневренный или базовый; Проектный срок службы основного оборудования не менее 60 лет; Максимальное использование сервисных возможностей для ТОиР оборудования РУ, транспортировки свежего и отработавшего топлива;

Реакторная установка средней мощности ВВЭР-600 (В-498) Предложения по вариантам дальнейшего развития проекта АЭС-2006

ПараметрВеличина Мощность тепловая, МВт1600 Давление теплоносителя на выходе из реактора, МПа 15,7 16,2 Температура теплоносителя на выходе из реактора, С 326 Температура теплоносителя на входе в реактор, С 299 Расход теплоносителя через реактор, м 3 /ч47140 Количество циркуляционных петель (ГЦНА), шт.2 Давление пара на выходе из парового коллектора парогенератора, МПа 7,0 Глубина выгорания топлива, МВт сут / кг U до 70 Флюенс нейтронов на стенку корпуса за 60 лет, не более, нейтр / см 2 (E>0,5 МэВ) Срок службы РУ, лет60 КИУМ> 0,9 Режим работы маневренный, базовый Реакторная установка ВВЭР-600 (В-498) Технические характеристики

Реакторная установка ВВЭР-600 (В-498) Единица оборудования РУХарактеристика Реактор Новая разработка на базе конструкции ВВЭР-1200 ПарогенераторПГВ-1000МКП (2 шт.) ГЦНАГЦНА-1391 (2 шт.) Главный циркуляционный трубопровод «Горячие» и «Холодные» нитки - Ду850 Компенсатор давления, барботерВВЭР-1200 Оборудование для ТТОВВЭР-1200 Емкость САОЗ (ГЕ-1)ВВЭР-1200 (4 шт.) Емкость СПЗАЗ (ГЕ-2)аналог ВВЭР-1200 (4 шт.) Основное оборудование

Техническая характеристика Тепловая мощность реактора, МВт1600 Давление на выходе из реактора, МПа 15,7 16,2 Температура теплоносителя, °С: - на входе в реактор - на выходе из реактора Расход теплоносителя через реактор, м³/ч Основное оборудование РУ ВВЭР-600 (В-498) Реактор

9 Реакторная установка ВВЭР-600 Парогенератор (вариант 1 и 3) Парогенератор ПГВ-1000МКП заимствован из проекта ВВЭР-1200

10 Реакторная установка ВВЭР-600 Компенсатор давления Компенсатор давления заимствован из РУ ВВЭР-1200 и обеспечивает: Пассивную (без увеличения / уменьшения подпитки) компенсацию температурных расширений теплоносителя 1-го контура при изменении мощности во всем диапазоне; Экономию ресурса оборудования системы подпитки- продувки; Снижение циклических нагрузок на оборудование РУ (ГЦТ, КД).

11 Реакторная установка ВВЭР-600 Главный циркуляционный насосный агрегат ГЦНА-1391 (заимствован из РУ ВВЭР-1200 ) : Водяная смазка главных упорного и радиального подшипников; Маховик для увеличения времени выбега при обесточивании; Электродвигатель с водяной смазкой и охлаждением.

12 Компоновочные решения Реакторная установка ВВЭР-600

13 Компоновочные решения Основные достоинства компоновки РУ ВВЭР-600: Оборудование размещено в изолированных боксах, что обеспечивает отсутствие зависимых отказов и радиационную защиту персонала; Перегрузка отработанного топлива из реактора в бассейн осуществляется под защитным слоем воды; Реализована 100% контролепригодность и ремонтопригодность оборудования и трубопроводов; Компактное размещение оборудования позволяет обеспечить внутренний диаметр гермооболочки 36 м. Реакторная установка ВВЭР-600

14 Цели оптимизации систем безопасности Реакторная установка ВВЭР-600 Обеспечение уровня безопасности не ниже требований к АЭС поколения «3+»; Оптимизация схемных решений активных и пассивных каналов с целью сокращения количества единиц оборудования; Сокращение объемов и сроков строительных, монтажных работ; Снижение капитальных затрат и затрат на эксплуатацию (обслуживание, контроль, ремонт). Системы безопасности РУ ВВЭР-600

15 Реакторная установка ВВЭР-600 Системы безопасности РУ ВВЭР-600 Проектные основы СБ референтность технических решений; построение комплекса систем безопасности с использованием активных и пассивных систем; преодоление проектных аварий пассивными системами безопасности; непревышение предела безопасной эксплуатации по количеству поврежденных твэлов для всего перечня проектных исходных событий, включая аварии; взаимное резервирование активных и пассивных систем;

16 Реакторная установка ВВЭР-600 Системы безопасности РУ ВВЭР-600 Проектные основы СБ 2-х-канальная структура активных систем безопасности; 2-х-канальная структура пассивных систем безопасности, подключенных ко второму контуру; 4-х-канальная структура пассивных систем безопасности, подключенных к первому контуру; исключение зависимых от исходного события одновременных отказов каналов пассивных и активных систем; резервирование 2-х-канальной системы аварийного электропитания при выводе в ремонт общестанционным дизель-генератором; удержание расплава активной зоны в корпусе реактора при внешнем и внутреннем охлаждении;.

17 Реакторная установка ВВЭР-600 Системы безопасности РУ ВВЭР-600 Подключение ГЕ и САОЗ НД к разным точкам первого контура (реактору и ГЦТ соответственно); Возможность отсечения оператором канала САОЗ ВД от подачи в течь при управлении аварией с разрывом трубопровода ГЕ. Схемные решения, исключающие зависимые от исходного события одновременные отказы каналов пассивных и активных систем

18 Подключение САОЗ ВД и САОЗ НД к разным точкам первого контура; Возможность отсечения оператором канала САОЗ ВД от подачи в течь при управлении аварией с разрывом ГЦТ. Реакторная установка ВВЭР-600 Системы безопасности РУ ВВЭР-600 Схемные решения, исключающие зависимые от исходного события одновременные отказы каналов САОЗ ВД и САОЗ НД

19 Схемные решения по подключению пассивных СБ к первому контуру ГЕ первой ступени – четыре канала; ГЕ второй ступени – четыре канала. Реакторная установка ВВЭР-600 Системы безопасности РУ ВВЭР-600

20 Взаиморезервирование систем отвода тепла от второго контура АПЭН+БРУ-А – два канала; СПОТ – два канала. Реакторная установка ВВЭР-600 Системы безопасности РУ ВВЭР-600

21 Реакторная установка ВВЭР-600 Результаты оптимизации систем безопасности ВВЭР-1200 ВВЭР-600 НВД ННД ГЕ-1 ТО САОЗАПЭН Каналы СПОТ ТО САОЗАПЭН Каналы СПОТ НВД ННД ГЕ-1 ГЕ-2 ДГ

Результаты оптимизации структуры систем безопасности: Снижение стоимости СБ; Сокращение сроков монтажа оборудования СБ; Сокращение сроков и объемов ТО и Р; Снижение затрат на строительство и эксплуатацию зданий и сооружений, связанных с СБ. Системы безопасности РУ ВВЭР-600 (В-498)

Дальнейшая оптимизация параметров РУ; Оптимизация компоновочных решений; Совершенствование оборудования Оптимизация характеристик ГЕ-1, ГЕ-2, СПОТ; Оптимизация характеристик активных систем безопасности; Сокращение массо-габаритных характеристик, укрупнение поставочных узлов. Эволюционное развитие проекта АЭС-2006 в части реакторной установки

В рамках работ по повышению параметров второго контура АЭС-2006 выявилось, что увеличение давления во втором контуре приводит к исключению возможности транспортирования ПГ по железной дороге Исключение требования транспортабельности ПГ по железной дороге приводит к возможности существенной модернизации РУ на основе применения 2-х-петлевой компоновки и укрупнения основного оборудования В рамках работ по повышению параметров второго контура АЭС-2006 выявилось, что увеличение давления во втором контуре приводит к исключению возможности транспортирования ПГ по железной дороге Исключение требования транспортабельности ПГ по железной дороге приводит к возможности существенной модернизации РУ на основе применения 2-х-петлевой компоновки и укрупнения основного оборудования Эволюционное развитие проекта АЭС-2006 в части реакторной установки

Реакторная установка ВВЭР-1200А (альтернативная двухпетлевая) для энергоблока мощностью 1200 МВт (эл.)

Уменьшение диаметра гермооболочки (до 40 м. с учетом размещения бассейна выдержки внутри ГО) Сокращение металлоемкости РУ Сокращение сроков монтажа Уменьшение затрат времени и дозозатрат на контроль, обслуживание и ремонт оборудования в процессе эксплуатации Увеличение коэффициента готовности до 0,94 Уменьшение диаметра гермооболочки (до 40 м. с учетом размещения бассейна выдержки внутри ГО) Сокращение металлоемкости РУ Сокращение сроков монтажа Уменьшение затрат времени и дозозатрат на контроль, обслуживание и ремонт оборудования в процессе эксплуатации Увеличение коэффициента готовности до 0,94 Реакторная установка ВВЭР-1200А (В-501) Преимущества двухпетлевой компоновки

Единица оборудования РУХарактеристика РеакторВВЭР-1200 Парогенератор Горизонтальный, новая разработка на базе ПГВ-1500М ГЦНА ГЦНА-1391 (4 шт.) или ГЦНА увеличенной мощности (2 шт., новая разработка) Компенсатор давленияВВЭР-1200 Главный циркуляционный трубопровод «Горячие»нитки – Ду1000 «Холодные» нитки - Ду850 или Ду1000 Бассейн выдержкиВВЭР-1200 Оборудование для ТТОВВЭР-1200 Внутренний диаметр гермооболочки 40 м. (АР-1000 – 39,6 м; АЭС-2006 – 44 м.) Характерный высотный размер РУ (от низа корпуса реактора до рельса подкранового пути) 35,9 м. (АР-1000 – 47 м; АЭС-2006 – 33,3 м.) Реакторная установка ВВЭР-1200А (В-501) Основное оборудование

Трубный пучок с коридорной компоновкой Профилированный пароприемный дырчатый лист Раздача части питательной воды в опускной участок Увеличен радиус гиба теплообменных труб Реакторная установка ВВЭР-1200А (В-501) Основное оборудование Горизонтальный парогенератор ПГВ-1200А на базе ПГВ-1500

Основные характеристики Параметр Величина ПГВ-1000МКППГВ-1200А Тепловая мощность, МВт Паропроизводительность, т/час Температура питательной воды, 0 С225 Давление пара на выходе из ПГ, МПа7,0 Диапазон для маневров, МПа6,8…7,46,8…8,5 Изменение мощности на температурном эффекте, % ~ 5…6~ 15…17 Диапазон оптимизации уставок по давлению 2 контура, МПа 6,8…9,06,8…10,4 Реакторная установка ВВЭР-1200А (В-501) Основное оборудование Горизонтальный парогенератор ПГВ-1200А на базе ПГВ-1500

Реакторная установка ВВЭР-1200А (В-501) Основное оборудование Горизонтальный парогенератор ПГВ-1200А на базе ПГВ-1500 Повышение расчетного давления второго контура обеспечивает: Расширенный диапазон для оптимизации уставок по давлению второго контура; Расширенный диапазон давления второго контура, доступный для изменения мощности (маневрирования) за счет использования температурного эффекта реактивности; Экономия ресурса приводов СУЗ, оборудования системы подпитки, ГЦТ при работе в маневренных режимах;

Реакторная установка ВВЭР-1200А (В-501) Сравнение масс оборудования первого контура ВВЭР-1200ВВЭР-1200А Реактор940 т. ГЦТ252 т.145 т. Парогенераторы4 450 т т. Компенсатор давления215 т. ГЦНА4 139 т т. Суммарная масса оборудования 1-го контура 3763 т.3040 т. Удельная масса оборудования 1-го контура, т./МВт(т) 1,180,95

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Практическая реализация проектов РУ ВВЭР-600 (В-498), ВВЭР-1200А (В-501) представляется реальной: имеется технология изготовления основного оборудования; налажена кооперация проектных, конструкторских, научных организаций и заводов-изготовителей оборудования; основные проектные решения по оборудованию референтны.